地下室钢结构施工关键技术探索

【摘要】一般而言，超高层建筑自重大，对于基础稳定性要求更高，地下室基坑深度也更大，结构相对复杂。而地下室施工过程中，有限的空间不足以令大型施工设备正常运作，钢结构构件施工难度也会因此而增大。论文结合具体工程实例，对超高层地下室钢结构施工关键技术进行了分析和探讨。

【关键词】超高层地下室；钢结构；关键技术

1引言

伴随着我国城市化进程的持续加快，城市人地矛盾使高层和超高层建筑成为城市建筑发展的主流方向，对于建筑地下室工程施工也提出了更加严格的要求。在超高层地下室钢结构施工中，技术人员应明确施工关键技术，做好有效的施工管理，保证钢结构施工质量和效果。

2工程概况

某超高层建筑的高度达到了309m，地下部分分为4层，标准层高为4.5m，底板标高-15.2m。为了保证地下室结构的稳定性和承载能力，钢管柱采用的是Q345GJB材质，厚度能够满足Z25（钢板厚度方向性能级别），最大吊装重量接近300N（30t）。钢板剪力墙部分的最大厚度达到了60mm，南北两侧的钢柱与基坑边缘的最小距离为15m，基坑与施工现场围护结构的距离为16.5m，在基坑边缘2m范围内，应避免堆放土方或材料[1]。

3超高层地下室钢结构施工关键技术

3.1明确吊装方案

结合现场实际情况分析，3号塔吊为平臂式，最大起吊重量100kN（10t），在70m吊臂端部位置吊重为15kN（1.5t），4号塔吊最大起吊重量为100kN（10t），在65m吊臂端部位置吊重为17kN（1.7t），2台塔吊能够实现对地下室施工区域的全面覆盖，但是无法很好地满足钢结构构件的吊装要求。为了保证施工顺利进行，设置1台新塔吊，吊臂长度为35m，最大起吊重量320kN（32t），能够很好地满足钢结构构件的吊装要求。但是，模拟分析显示，该吊装方案需要花费大量的时间进行塔吊安装，会导致施工工期延长。基于此，经过相应的方案比选后，决定采用汽车吊配合80t履带吊的方式来合理分配吊装任务，在提高吊装效率的同时，也能缩短工期。设置在基坑内的履带吊受基坑空间的限制，行走路线宽度仅为5m，场内回转半径为12m。在经过现场勘察和计算后，基坑边缘的施工位置会引发较大的基坑变形问题。为了保障维护结构安全，选择的汽车吊为500t，设置在施工现场西侧的市政道路上，将部分围挡拆除，使汽车吊的支腿能够进入基坑边缘约9.5m[2]。

3.2做好测量控制

从保证施工质量的角度，在超高层地下室钢结构施工中，应做好相应的测量控制工作，建立平面控制网和高程控制网，并且在基坑周边设置相应的轴线控制桩，借助外控法实现对基坑内部各个结构轴线和标高位置的控制。可以在底板上投放轴线，就结构预埋件的安装位置进行校核，并且于已经完成初凝的混凝土结构上进行水准点的引测，构件安装过程中，监理人员需要随时校验轴线和标高[3]。

3.3重视变形控制

3.3.1吊装变形控制因为单片一字型钢板剪力墙本身的长度和宽度较大，在吊装过程中容易出现变形问题。结合相关软件分析剪力墙翻转时的变形情况，可明确其变形主要是弹性变形，变形量为80mm，当吊装至立位时，变形会自动恢复。但是，从保证钢板剪力墙安装精度的角度，在吊装过程中，应设置HW300mm×300mm的钢梁来减少吊装变形。3.3.2焊接变形控制地下室中钢板剪力墙的常规厚度为40mm，局部厚度达到60mm，在板与板之间，横向对接口的长度为2.65m，竖向对接口长度为8.75m。钢板本身的焊接量较大，焊接环节很容易出现变形问题。为了保证钢板剪力墙的焊接效果，施工人员在焊接作业过程中应坚持以下几个基本原则：1）分区焊接，先竖向焊接再横向焊接，从中间向两端分区进行。2）单杆双焊，双杆单焊。3）多层多道焊。在实际操作中，对于焊接的变形控制可以采用的方法有[4]：（1）刚性固定法。作业人员需要沿垂直焊缝方向设置加劲钢板，间距控制为1m，同时，应该沿钢板墙构件长度方向通长布设竖直加劲肋，在钢板剪力墙构件宽度方向，需要通长布设水平加劲肋。对于一些约束相对薄弱的区域，如门洞位置，应该设置相应的钢梁加固。（2）残余应力释放法。在应力相对集中的区域，应该预先设置直径在100mm应力释放孔，调整孔周围的应力，以此来缓解参与应力引发的变形问题。（3）减少热输入。在对钢板剪力墙进行焊接过程中，可以采用双面对称K形坡口的形式，确保在焊缝截面减小时，残余应力也会随之减小。结合该工程的实际情况，选择二氧化碳气保焊，由多名施工人员采取多层多道、退焊与跳焊相互结合的方式进行焊接作业。（4）选择特定焊接工艺。地下室钢板剪力墙焊接时，应先焊接剪力墙连梁，确保能够发挥出加劲的作用，然后对钢板墙层间对立焊缝区域进行相应的分段焊接，再就层间钢板墙上的横向焊缝焊接。水平方向上，应该强调从中间向两边分段退焊，搭配对称焊接的方式来保证焊接效果。

3.4钢柱焊接控制

在该工程中，使用钢柱直径较大，焊缝长，而且材质焊接性能差，在焊接热影响区域和焊缝根部很容易出现冷裂纹，从保证施工质量的角度，施工人员应该做好钢管柱厚板的焊接控制。1）焊接钢管柱时，可以采取电加热技术做好焊前预热，在焊接过程中必须保证层间温度，焊接完成后，也需要采取相应的保温措施保证焊缝质量。同时。可以选择间接热输入密度集中、熔池保护及脱氢效果良好的二氧化碳气体保护焊，可以采用多层多道错位焊接工艺，严格控制焊接环境，设置好防雨保温棚来保障焊接作业的顺利实施。2）应该明确日照及焊接变形对钢柱垂直度偏差的影响，计算好钢柱预偏的方向和角度，保证施工效果。3）应该做好焊接收缩变形的预控工作，可以在钢柱的4个面沿对接缝焊接马板，依照千分表的大小设置马板的大小和间距[5]。在柱两侧焊接的马板上对称摆放千分表，确保钢针顶紧马板，固定好旋钮后，可以进行焊接，要求作业人员能够做好千分表读数的观察，对比读数差值，再依照相关公式明确钢柱在不对称焊接情况下的焊接变形，对其进行预控。

4结语

总而言之，在该工程中，借助500t汽车吊与80t履带吊的相互配合，能够为地下室钢结构吊装和施工提供便利，通过对吊装顺序的合理安排，可以促进施工效率的有效提高。从施工人员角度，可以借助受力计算来保证地下室钢结构的施工安全，配合科学的焊接工艺和可靠的变形控制，能够切实保障超高层地下室钢结构的施工效果。

【参考文献】

【1】程炯.超高层钢结构不同施工阶段关键安装技术[J].安装,2020(7):53-55.

【2】严团红.复杂场地大跨度钢结构穹顶吊装技术[J].居舍,2020(19):78-79.

【3】高建军,郭庆生,邢本国,等.大型公建钢结构施工对地下室结构影响分析[C]//《施工技术》杂志社,亚太建设科技信息研究院有限公司.2019年全国建筑施工新技术交流会论文集.北京:2019.

【4】程昌宏,令狐延,黄硕.超高层建筑地下室顶板施工荷载设计与施工研究[J].建筑施工,2019(9):161-163.

【5】宗立杨,孙文科,李真.浅谈“逆作法”钢结构安装技术[J].钢结构(中英文),2019(8):82-86.

作者：弓国涛 单位：陕西建工机械施工集团有限公司